2018-09-25
Den brittiska regeringen siktar medvetet på att utveckla nya reaktorer. Förutom att möta sina egna energibehov finns en tydlig ambition att bygga upp en ny exportindustri. De nya reaktorerna ska vara ekonomiskt konkurrenskraftiga, de ska gå att massproducera i fabrik och de ska vara enkla att transportera.
Näringsdepartementet bad privata aktörer att lämna förslag på reaktorer som skulle kunna uppfylla de här kraven. Förutom reaktorer som genererar el vill departementet också se reaktorer som kan användas för att förse industrin med processvärme och som kan producera värme till hushåll och lokaler. Det är också önskvärt att reaktorerna kan användas för vätgasproduktion.
Ett tjugotal företag lämnade förslag och nu har åtta av dem valts ut. De här åtta företagen kommer att få pengar från departementet för att genomföra förstudier av sina koncept. Bland de som inte har fått pengar finns flera reaktorer som framförallt är inriktade på att ta hand om de stora lager av plutonium som finns i Storbritannien. De reaktorer som har valts ut är istället sådana som kan fungera var som helst i världen och som inte har behov av upparbetning för sin bränsleförsörjning.
Det svenska företaget Blykalla är ett av de åtta utvalda. Blykalla erbjuder en uppskalad variant av reaktorn Sealer som från början är utvecklad för att försörja avlägsna samhällen i kanadensiska Arktis med energi.
Sealer-UK, som den nya modellen kallas, kommer att kunna generera 55 MW el, men är ändå tillräckligt kompakt för att kunna transporteras på det brittiska vägnätet. Blykalla har utvecklat ett urannitridbränsle som minimerar behovet av styrstavar. Reaktorn är utformad för att aldrig byta bränsle. Den är försluten för att göra det svårt att komma åt bränslet och tanken är att på det här sättet minska behovet av säkerhetspersonal samtidigt som det blir möjligt att exportera reaktorn till fler marknader.
Sealer-UK är tänkt att tillverkas i Storbritannien för att skeppas ut till kunden. Efter 25 år tar man hem reaktorn till Storbritannien igen där den demonteras. Janne Wallenius som är vd för Blykalla förklarar att frågan om icke-spridning av kärnteknik är viktig för britterna då det är meningen att de nya reaktorerna som tas fram ska kunna exporteras. Därför vill de se reaktorer som redan genom sin utformning gör det svårt att komma åt bränslet.
”Det känns oerhört skönt att vi nu har finansiering för att fortsätta arbeta. Flera av våra konkurrenter har inte alls kommit lika långt som vi. Vårt koncept är väl anpassat till vad den brittiska regeringen vill ha.” säger Janne Wallenius.
Den första av konkurrenterna är Moltex Energy som föreslår en saltsmältereaktor. Moltex menar att den kommer att kunna byggas betydligt billigare än dagens reaktorer då den beskrivs som passivt säker och därmed inte kommer att behöva utrustas alls med de säkerhetssystem en lättvattenreaktor har. Moltex hävdar också i sitt förslag att reaktorn man planerar kommer att bli mycket flexibel genom att kunna lagra stora mängder energi. Enligt ansökan skulle den elektriska effekten kunna tredubblas vid behov. Kostnaden för att lagra energi skulle, enligt Moltex, med deras teknik bli en tiondel av dagens billigaste energilagring. Det är inte helt tydligt hur Moltex tänkt sig lagringen, men man antyder att energilagret, liksom bränslet, skulle bestå av varmt flytande salt.
Tokamak Energy vill bygga fusionsreaktorer baserade på tokamakteknik med högtemperatursupraledare. Företaget menar att utvecklingen av högtemperatursupraledare har kommit tillräckligt långt för att det ska vara möjligt att bygga de starka, kompakta magneter som skulle krävas för en sådan här reaktor.
Westinghouse föreslår en blykyld snabbreaktor med 400 MW elektrisk effekt som man menar skulle bli både billigare och säkrare än dagens lättvattenreaktorer. Då det är fråga om en snabbreaktor använder den också uranet betydligt mer effektivt än vad lättvattenreaktorerna gör. Blyets höga kokpunkt gör reaktorn förlåtande mot störningar. Westinghouse beskriver det som att operatörerna i princip skulle kunna lämna kontrollrummet även under ett pågående missöde. Reaktorn klarar helt och hållet att på egen hand hantera situationen. Det här minskar behovet av säkerhetssystem. I kombination med en hög verkningsgrad ger det en god ekonomi. Även Westinghouse ser framför sig termisk lagring av energi för att öka reaktorns flexibilitet. Reaktorn ska kunna leverera processvärme ända upp emot 800 °C. Som en bonus lämpar sig reaktorn också utmärkt för att ta hand om de stora lager av separerat plutonium som finns i Storbritannien och som är en huvudvärk både tekniskt och politiskt.
U-Battery vill bygga en gaskyld högtemperaturreaktor baserad på små partiklar bestående av en kärna av klyvbart material omgiven av kiselkarbid och grafit. De här så kallade triso-partiklarna pressas i U-Batterys reaktor samman till block som travas till en reaktorhärd. Det helium som kyler härden går igenom kanaler i grafitblocken. I en värmeväxlare hettas kvävgas upp som i sin tur driver turbinen. U-Battery menar att reaktorn är så kompakt att den skulle kunna byggas inom straffområdet på en fotbollsplan.
Advanced Reactor Concepts vill bygga natriumkylda snabbreaktorer med metalliskt bränsle, ARC-100. Även denna reaktor är passivt säker och skulle byggas i fabrik för att skeppas till förläggningsplatsen. Tanken är att ARC-100 ska kunna producera el till samma kostnad som genom eldning av fossila bränslen. Bränslet skulle bara behöva bytas vart tjugonde år, vilket företaget menar skulle göra det möjligt att exportera reaktorn till fattiga länder med kraftig tillväxt i energiefterfrågan även beaktat ickespridningsaspekterna.
DBD föreslår en gaskyld högtemperaturreaktor baserad på så kallad pebble bed-teknik, även denna reaktortyp använder triso-partikelbränsle. Partiklarna är dock sammanpressade till bollar snarare än till block som i U-batterys koncept. Pebble bed-tekniken utvecklades ursprungligen i Tyskland, men Kina tog över den på 90-talet och har fortsatt arbetet. Att härden består av ett stort antal bränslebollar gör det möjligt att byta bränsle under drift. Det gör att tillgängligheten kan bli väldigt hög samtidigt som bränsleutnyttjandet går att optimera väl. Två prototyper av reaktormodellen byggs just nu i Kina, vilket måste anses vara en styrka för DBD.
Ultra Safe Nuclear Corporation har ett koncept man kallar för Micro-Modular Reactor. Liksom Sealer utvecklades även MMR för behoven hos avlägsna samhällen i norra Kanada. Det rör sig återigen om en grafitmodererad högtemperaturreaktor. MMR använder sig dock av en variant av triso-bränslet som Ultra Safe säger har än bättre förmåga att innesluta fissionsprodukter än vad triso-partiklar har. Reaktorn har en termisk effekt om endast 15 MW, men behöver bara bränslebyten vart tjugonde år. Genom att låta kylmedlet, helium, värma ett flytande salt genom en värmeväxlare menar Ultra Safe att man kan frikoppla sin reaktor från kunden. Det flytande saltet skulle då till exempel kunna användas för att ge processvärme åt en industri. Reaktorn kan placeras en bit bort från industrianläggningen.
De åtta företagen får till att börja med 300 000 pund var för att genomföra sina förstudier. Förstudierna ska vara klara redan den femtonde januari 2019. Under våren kommer departementet att granska förstudierna för att den andra juni meddela vilka reaktorer som går vidare till nästa fas. Sannolikt kommer flera koncept att väljas ut. De får då ytterligare mellan fem och tio miljoner pund var för att genomföra fas två. Den andra fasen är 21 månader lång och då är det meningen att företagen bakom reaktorerna ska demonstrera att tekniken fungerar. Janne Wallenius berättar att Blykalla framförallt kommer att arbeta med pumparna som ska cirkulera bly, nitridbränslet och ånggeneratorerna. ”De här delarna är kritiska för oss och vi behöver visa att de fungerar.”
Janne menar att britterna har gjort ett riktigt strategiskt viktigt val som satsar på små reaktorer avsedda för massproduktion. ”Marknaden finns där och idéerna finns där, men vi har sett att det är svårt att hitta privata investerare till så här långsiktiga projekt. Det är därför mycket positivt att Storbritannien gör den här satsningen. De har en god chans att med relativt små statliga insatser bygga upp en ny exportnäring.”
För mer information om de reaktortyper som diskuteras i ansökningarna hänvisas till Energiforsks publikationer om Generation IV.